(57)【要約】【課題】  電池パックの保護回路および保護用のＦＥＴを省略する。  【解決手段】  ＡＣ−ＤＣコンバータ３で生成された充電電圧が電池パック３１の充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、入力電圧が所定値より大の場合に所定の電圧を出力し、この電圧で二次電池５が充電される。二次電池５の出力電圧および放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の出力電圧が放電回路２２に供給される。二次電池５の電圧が設定値より小となると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３自身の出力が遮断され、また、放電スイッチ３３がオンからオフへ切り換えられる。これらの動作によって、放電回路２２に対して供給されていた放電電流が遮断され、過放電が防止される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を内蔵するバッテリーパックにおいて、
充電電圧が入力され、上記充電電圧が設定値以上の場合に、上記二次電池を充電する充電用電圧変換器と、
二次電池と第１の出力端子を直接的に接続する放電スイッチと、
二次電池電圧が入力され、上記二次電池電圧が設定値以上の場合に、所定の出力電圧を第２の出力端子に出力し、上記二次電池電圧が設定値に比して小の場合に、上記第２の出力端子に対する出力を遮断すると共に、上記放電スイッチをオフとする放電用電圧変換器とを有する電池パック。
【請求項２】
二次電池を内蔵するバッテリーパックにおいて、
充電電圧が入力され、上記充電電圧が設定値以上の場合に、上記二次電池を充電する充電用電圧変換器と、
二次電池電圧が入力され、上記二次電池電圧が設定値以上の場合に、所定の出力電圧を出力端子に出力し、上記二次電池電圧が設定値に比して小の場合に、上記第２の出力端子に対する出力を遮断する放電用電圧変換器とを有する電池パック。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記充電用電圧変換器および上記放電用電圧変換器が上記二次電池と共にケース内に収納された電池パック。
【請求項４】
請求項１または２において、
上記充電用電圧変換器および上記放電用電圧変換器が上記二次電池内に収納された電池パック。
【請求項５】
二次電池を内蔵するバッテリーパックにおいて、
充電電圧が入力され、上記充電電圧が設定値以上の場合に、上記二次電池を充電する充電制御器と、
二次電池と第１の出力端子を直接的に接続する放電スイッチと、
二次電池電圧が入力され、上記二次電池電圧が設定値以上の場合に、所定の出力電圧を第２の出力端子に出力し、上記二次電池電圧が設定値に比して小の場合に、上記第２の出力端子に対する出力を遮断すると共に、上記放電スイッチをオフとする放電用電圧変換器とを有する電池パック。
【請求項６】
二次電池を内蔵するバッテリーパックにおいて、
充電電圧が入力され、上記充電電圧が設定値以上の場合に、上記二次電池を充電する充電制御器と、
二次電池電圧が入力され、上記二次電池電圧が設定値以上の場合に、所定の出力電圧を出力端子に出力し、上記二次電池電圧が設定値に比して小の場合に、上記第２の出力端子に対する出力を遮断する放電用電圧変換器とを有する電池パック。
【請求項７】
請求項５または６において、上記充電制御器は、さらに、予め設定された時間で充電を終了させる機能を有する電池パック。
【請求項８】
請求項５または６において、上記充電制御器は、さらに、予め設定された温度以上または予め設定された温度以下の場合に、充電を停止する機能を有する電池パック。
【請求項９】
請求項５または６において、上記充電制御器は、さらに、充電電流が予め設定された電流以下の場合に、充電を停止する機能を有する電池パック。
【請求項１０】
請求項５または６において、
上記充電用制御器および上記放電用電圧変換器が上記二次電池と共にケース内に収納された電池パック。
【請求項１１】
請求項５または６において、
上記充電制御器および上記放電用電圧変換器が上記二次電池内に収納された電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リチウムイオン電池等の二次電池の電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パック内には、異常充電、異常放電が起こることがないように、保護回路が設けられている。保護回路では、セル（電池）電圧を監視し、充電、放電時に定められた範囲のセル電圧を超えると保護回路（ＩＣ）が異常電圧を検知し、過充放電制御ＦＥＴをオフする。これにより、電池パックが過充電、過放電状態になることを防止していた。
【０００３】
二次電池と降圧型電圧変換器を組み合わせ、一定電圧を出力する電池パックが下記の特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７８６４号公報
【０００５】
図１を参照して従来の回路構成について説明する。図１において、参照符号１が電池パックを示し、参照符号２が電子機器本体を示し、参照符号３がＡＣ−ＤＣコンバータを示し、参照符号４がＡＣプラグを示す。電池パック１は、二次電池５と、保護回路６と、放電制御ＦＥＴ７と、充電制御ＦＥＴ８とを有する。これらのＦＥＴ７および８は、Ｐチャンネル型ＦＥＴであり、寄生ダイオード９および１０が存在している。ＦＥＴ７および８は、保護回路６からの放電制御信号１７および充電制御信号１８によって制御される。
【０００６】
保護回路６の機能は、過充電保護、過放電保護および過電流保護の３つの機能がある。簡単にこれらの保護機能について説明する。過充電保護機能について説明する。リチウムイオン電池を充電していくと、満充電を過ぎても電池電圧が上昇を続ける。この過充電状態になると危険な状態となる可能性が生じる。したがって、充電は、定電流定電圧で行い、充電制御電圧が電池の定格（例えば４．２Ｖ）以下が行う必要がある。しかしながら、充電器の故障や、異機種用充電器の使用によって、過充電の危険性がある。過充電され、電池電圧がある電圧値以上になった場合、保護回路６が充電制御ＦＥＴ８をオフし、充電電流を遮断する。
【０００７】
過放電保護機能について説明する。定格放電終止電圧以下まで放電し、電池電圧が例えば２Ｖ〜１．５Ｖ以下の過放電状態になった場合は、電池が故障する場合がある。放電され、電池電圧がある電圧値以下になった場合、保護回路６は、放電制御ＦＥＴ７をオフし、放電電流を遮断する。この機能が過放電機能である。
【０００８】
過電流保護機能について説明する。電池の＋−端子間が短絡された場合には、大電流がながれてしまい、異常発熱する危険性がある。放電電流がある電流値以上流れた場合には、保護回路６は、放電制御ＦＥＴ７をオフし、放電電流を遮断する。この機能が過電流保護機能である。
【０００９】
電池パック１にプラス側の外部端子１１およびマイナス側の外部端子１２が設けられている。外部端子１１，１２から取り出された電池電圧が電子機器本体２内のＤＣ−ＤＣコンバータ２１に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１は、電池電圧を所定の直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧が放電回路２２に供給される。
【００１０】
ＡＣ−ＤＣコンバータ３は、ＡＣプラグ４からの家庭用交流電源を整流し、さらに、所定の充電電圧に変換して、外部端子１１および１２に充電電圧が印加される。この充電電圧によって二次電池５が充電される。
【００１１】
図２は、図１の従来の回路構成をより具体的に示すものである。電池パック１は、充電端子ｔ１、マイナス側端子ｔ２およびプラス側端子ｔ３を有する。電子機器本体２は、これらの端子と接続される端子ｔ１１，ｔ１２およびｔ１３を有する。図２の例では、端子ｔ１３およびｔ１２間に生じる電池電圧がそのまま供給される回路ブロック２２ａと、放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ２１で変換された直流電圧が供給される回路ブロック２２ｂとを電子機器本体２が有している。
【００１２】
ＡＣ−ＤＣコンバータ３によって生成された直流電圧が端子ｔ２４、ｔ２５から電子機器本体２の端子ｔ１５、ｔ１４を介して充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ２３に供給される。充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ２３によって所定の電圧とされた充電電圧が充電端子ｔ１１およびマイナス側端子ｔ１２から電池パック１に供給される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の電池パックは、保護回路６、放電制御ＦＥＴ７，充電制御ＦＥＴ８を必要としていた。これらの電子部品は、他の電子部品と比較すると、コストが高いため、電池パックのローコスト化が難しい。さらに、所望の直流電圧を得るために、電子機器本体２側にＤＣ−ＤＣコンバータ２１を内蔵しているため、本体の小型・軽量化が難しい問題があった。
【００１４】
従って、この発明の目的は、コストが低いものとされ、また、電子機器本体の小型化・軽量化が容易な電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を達成するために、この発明は、二次電池を内蔵するバッテリーパックにおいて、
充電電圧が入力され、充電電圧が設定値以上の場合に、二次電池を充電する充電用電圧変換器と、
二次電池と第１の出力端子を直接的に接続する放電スイッチと、
二次電池電圧が入力され、二次電池電圧が設定値以上の場合に、所定の出力電圧を第２の出力端子に出力し、二次電池電圧が設定値に比して小の場合に、第２の出力端子に対する出力を遮断すると共に、放電スイッチをオフとする放電用電圧変換器とを有する電池パックである。
【００１６】
この発明は、二次電池を内蔵するバッテリーパックにおいて、
充電電圧が入力され、充電電圧が設定値以上の場合に、二次電池を充電する充電用電圧変換器と、
二次電池電圧が入力され、二次電池電圧が設定値以上の場合に、所定の出力電圧を出力端子に出力し、二次電池電圧が設定値に比して小の場合に、第２の出力端子に対する出力を遮断する放電用電圧変換器とを有する電池パックである。
【００１７】
この発明は、二次電池を内蔵するバッテリーパックにおいて、
充電電圧が入力され、充電電圧が設定値以上の場合に、二次電池を充電する充電制御器と、
二次電池と第１の出力端子を直接的に接続する放電スイッチと、
二次電池電圧が入力され、二次電池電圧が設定値以上の場合に、所定の出力電圧を第２の出力端子に出力し、二次電池電圧が設定値に比して小の場合に、第２の出力端子に対する出力を遮断すると共に、放電スイッチをオフとする放電用電圧変換器とを有する電池パックである。
【００１８】
二次電池を内蔵するバッテリーパックにおいて、
充電電圧が入力され、充電電圧が設定値以上の場合に、二次電池を充電する充電制御器と、
二次電池電圧が入力され、二次電池電圧が設定値以上の場合に、所定の出力電圧を出力端子に出力し、二次電池電圧が設定値に比して小の場合に、第２の出力端子に対する出力を遮断する放電用電圧変換器とを有する電池パックである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明では、充電制御用の電圧変換器または充電制御器が過充電保護機能を兼ね備えているので、過充電防止のための保護回路（ＩＣ）および充電制御ＦＥＴを省略することができる。また、この発明では、放電制御用の電圧変換器が過放電保護機能を兼ね備えているので、過放電防止のための保護回路（ＩＣ）および放電制御ＦＥＴを省略することができる。
【００２０】
したがって、電池パックのコストを低いものとすることができ、また、従来、電子機器本体側に内蔵されている充電制御器または充電用電圧変換器と放電用電圧変換器とを電池パック内に組み込むことができるため、電子機器本体の小型・軽量化を図ることができる。さらに、電子機器本体に必要としていたこれらの回路の設置スペースに他の回路を配置することも可能となる。
【００２１】
さらに、電圧変換器としてのＤＣ−ＤＣコンバータを使用する場合、１０ｋHz〜２ＭHzの高周波数で、スイッチング制御することにより、輻射ノイズが発生する。電圧変換器としてのＤＣ−ＤＣコンバータを電池パック内部に設けることにより、電子機器内部回路とＤＣ−ＤＣコンバータとの距離を長くでき、電子機器の内部回路へのノイズの影響を抑制できる。また、電池パックに電圧変換器を内蔵することによって、角形電池における鉄の電池缶、またはリチウム・ポリマー電池におけるアルミニウムのラミネートフィルムによって高周波電磁波ノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明について図面を参照して説明する。図３は、この発明による電池パックの第１の実施形態の構成を示す。図３において、参照符号３１が第１の実施形態の電池パックを示し、参照符号２が電子機器本体を示し、参照符号３がＡＣ−ＤＣコンバータを示し、参照符号４がＡＣプラグを示す。
【００２３】
電池パック３１は、二次電池５と、充電用電圧変換器としてのＤＣ−ＤＣコンバータ３２および放電用電圧変換器としての放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３と、放電出力を制御するための放電スイッチ３４とを有する。スイッチ３４のオン／オフは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３によって制御される。なお、図示を省略しているが、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２および３３は、それぞれ二次電池５の負極と接続される負側（接地側）の接続を有している。
【００２４】
二次電池５は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッカド電池、リチウム金属電池などである。リチウムイオン電池の場合、例えば角形電池の構成とされ、二次電池２が全体として鉄の電池缶で被覆されている。また、リチウムポリマー電池の場合には、アルミニウムのラミネートフィルムで封止された構成とされている。なお、二次電池は、今後、開発される種類の二次電池でもよい。
【００２５】
ＡＣ−ＤＣコンバータ３は、ＡＣプラグ４からの家庭用交流電源を整流する。ＡＣ−ＤＣコンバータ３で生成された充電電圧が電池パック３１の充電端子４１およびマイナス側端子４２を通じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、所定の充電電圧を出力し、この電圧で二次電池５が充電される。
【００２６】
携帯電話等の電子機器本体２の放電回路２２は、例えば２種類の電源電圧を必要とする回路が含まれている。一方の電源電圧がプラス側端子４３および端子４２を介して放電回路２２に供給される。端子４３は、二次電池５の正極とスイッチ３４を介して接続されている。したがって、端子４３および４２からは、二次電池５の出力電圧が取り出される。例えば２．９Ｖ〜４．２Ｖの出力電圧が放電回路２２の例えばアンテナ電波発生器用電源として使用される。
【００２７】
他方の電源電圧例えば３Ｖのマイクロコンピュータ用電源が他のプラス側端子４４および端子４２を通じて放電回路２２に供給される。端子４４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の出力端子と接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、二次電池５の電圧を所定の出力電圧例えば３Ｖの出力電圧に変換して出力する。
【００２８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、二次電池５の電圧が設定値例えば２．３Ｖより小となることを検出する機能を有している。設定値は、その電圧以下になると、二次電池５の過放電が生じるおそれがある電圧である。ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、二次電池５の電圧が設定値より小となったことを検出すると、二つの動作を行う。
【００２９】
その一つは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３自身の出力を遮断する動作である。他の一つは、スイッチ３３をオンからオフへ切り換える制御信号Ｓを発生する動作である。これらの動作によって、放電回路２２に対して供給されていた放電電流が遮断され、過放電が防止される。
【００３０】
図４は、図３に示す第１の実施形態の回路構成をより具体的に示すものである。電池パック３１は、充電端子ｔ３１、マイナス側端子ｔ３２およびプラス側端子ｔ４３，ｔ４４を有する。電子機器本体２は、これらの端子と接続される端子ｔ４１，ｔ４２、ｔ４３およびｔ４４を有する。端子ｔ４３およびｔ４２間に生じる電池電圧がそのまま供給される回路ブロック２２ａと、放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３で変換された直流電圧（端子ｔ４４およびｔ４２間）が供給される回路ブロック２２ｂとを電子機器本体２が有している。
【００３１】
ＡＣ−ＤＣコンバータ３によって生成された直流電圧が端子ｔ２４、ｔ２５から電子機器本体２の端子ｔ１５、ｔ１４、ｔ４１、ｔ４２、並びに電池パック３１の端子ｔ３１、ｔ３２を通じて充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２に供給される。充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２によって所定の電圧とされた充電電圧によって二次電池５が充電される。
【００３２】
図５は、この発明が適用された電池パック３１の構成を示す。電池パック３１には、配線基板３５が設けられ、配線基板３５上に充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２、放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３等の回路がマウントされる。円筒形二次電池５および電圧変換器３２、３３は、プラスチック等の材料からなる比較的固いケースに内蔵されている。
【００３３】
図６は、この発明が適用された電池パック３１の構成を示す。二次電池５は、比較的薄い、矩形のポリマー電池である。このポリマー二次電池５のアルミラミネートフィルムの封止部の一部であるテラス部上に配線基板３６が配置される。この基板３６上にＤＣ−ＤＣコンバータ３２、３３等の回路がマウントされる。そして、二次電池５および回路部がケースに内蔵される。なお、図５または図６の構成と異なり、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２、３３を二次電池５の内部に配しても良い。
【００３４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３２、３３としては、種々の構成のものを使用できる。すなわち、コンデンサとスイッチ素子を用いたチャージャーポンプ方式、ダイオードとインダクタとコンデンサとスイッチ素子を用いたステップアップコンバータ（ステップダウンコンバータ）、またはトランスとスイッチ素子を用いたスイッチングレギュレータを使用できる。チャージャーポンプ方式の電圧変換器、スイッチングレギュレータとして、４mm角程度の非常に小型のものが開発されており、電池パック３１にＤＣ−ＤＣコンバータ３２、３３を内蔵するのは比較的容易である。
【００３５】
図７は、第１の実施形態における充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の入出力特性の一例を示す。この入出力特性は、出力側に二次電池が接続されている場合のものである。充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、入力電圧が２．３Ｖ以上の場合、出力電圧（０Ｖ〜４．２Ｖ）を出力する。最大の出力電圧は、４．２Ｖである。出力電圧が４．２Ｖ以下とされているので、過充電を防止することができる。また、充電用のＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、その内部のスイッチング素子、チョークコイル、トランス等の都合によって、予め設定された電流値以下の出力電流が流れることになる。よって、二次電池５の定格充電電流を超える大きな充電電流が流れることはない。
【００３６】
充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の出力には、二次電池５が接続されているために、出力電圧は、二次電池５の電圧・充電率（残放電容量）と充電電流に依存する。例えば電圧が３．０Ｖ（残放電容量が約２％）の電池を、充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２が約１Ａで充電した場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の出力電圧が約３．４Ｖとなる。また、電圧が４．１Ｖ（残放電容量が約９０％）の電池を、充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２が約１Ａで充電した場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の出力電圧が約４．２Ｖとなる。
【００３７】
図８は、出力側に静電容量の小さなコンデンサ例えば１０μＦのセラミックコンデンサが接続されている場合のＤＣ−ＤＣコンバータ３２の入出力特性を示す。ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、入力電圧が２．３Ｖ以上の場合、出力電圧４．２Ｖを出力する。
【００３８】
図９は、第１の実施形態における放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の入出力特性の一例を示す。放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、入力電圧が２．３Ｖ以上の場合、出力電圧３．０Ｖを出力する。入力電圧が２．３Ｖより小となると、出力電圧が遮断され、過放電を防止することができる。また、入力電圧が２．３Ｖより小となると、制御信号Ｓによって放電スイッチ３４がオフとされ、出力が遮断され、過放電を防止することができる。放電スイッチ３４は、例えばＦＥＴによって構成される。
【００３９】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、上述した第１の実施形態における放電スイッチ３４を省略し、より構成の簡略化を図ったものである。図１０は、第２の実施形態の充電時の構成を概略的に示す。ＡＣ−ＤＣコンバータ３等に対応する直流電源５１の電圧が電池パックの端子４１および４２に供給される。充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、直流電源５１の６．０Ｖの電圧を４．２Ｖの電圧に変換して二次電池５に供給する。
【００４０】
充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、電圧・電流制御を行い、４．２Ｖ以下で、１Ａ以下で二次電池５を充電する。充電時に放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、４．２Ｖの充電電圧を３Ｖの出力電圧に変換する。出力端子４４には、負荷が接続されていないので、放電動作がなされない。
【００４１】
図１１は、通常の放電中の第２の実施形態の概略の構成を示す。放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、二次電池電圧（２．３Ｖ〜４．２Ｖ）を３．０Ｖに変換して出力端子４４および４２に出力し、これらの端子に接続された放電回路２２に対応する負荷５２に対して出力電圧が供給される。充電端子４１が０Ｖの場合、充電用のＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、機能を停止している。充電端子４１が３Ｖ以上になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２が機能を開始する。
【００４２】
図１２は、第２の実施形態の過放電保護時の動作を説明するものである。二次電池５の電圧が２．３Ｖより小であると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の出力が遮断され、０Ｖとなる。これによって二次電池５が放電し、電池電圧が１．０Ｖ以下となる過放電が防止される。充電端子４１が０Ｖの場合、充電用のＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、機能を停止している。
【００４３】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、上述した第１および第２の実施形態における充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３２に代えて充電制御器としての充電回路ブロックを使用するものである。図１３は、第３の実施形態の充電時の構成を概略的に示す。ＡＣ−ＤＣコンバータ３等に対応する直流電源５１の電圧が電池パックの端子４１および４２に供給される。充電回路ブロック５３は、直流電源５１の６．０Ｖの電圧を４．２Ｖの電圧に変換して二次電池５に供給する。
【００４４】
充電回路ブロック５３は、電圧・電流制御を行い、４．２Ｖ以下で、１Ａ以下で二次電池５を充電する。充電時に放電スイッチ３４がオンし、出力端子４３に４．２Ｖの出力電圧が発生し、放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３が４．２Ｖの充電電圧を３Ｖの出力電圧に変換し、出力端子４４に出力する。これらの出力端子４３および４４には、負荷が接続されていないので、放電動作がなされない。
【００４５】
充電回路ブロック５３の機能は、下記に示すものである。
【００４６】
（ａ）二次電池側の出力電圧と電流を制御する
（ｂ）予め設定された時間で、充電を終了する機能を有する
（ｃ）予め設定された温度以上、または予め設定された温度以下の場合に、充電を停止する機能を有する
（ｄ）充電電流が予め設定された電流以下の場合に、充電を終了する機能を有する。
【００４７】
このように、充電回路ブロック５３は、ＤＣ−ＤＣコンバータに比較してより高機能のために、長期間（約１年間〜３年間）の二次電池の性能低下を防止することができる。例えば充電時間を最適化することによって、電池の劣化を防止することができる。
【００４８】
図１４は、第３の実施形態における充電回路ブロック５３の入出力特性の一例を示す。この入出力特性は、出力側に二次電池が接続されている場合のものである。充電回路ブロック５３は、入力電圧が２．３Ｖ以上の場合、出力電圧（０Ｖ〜４．２Ｖ）を出力する。最大の出力電圧は、４．２Ｖである。出力電圧が４．２Ｖ以下とされているので、過充電を防止することができる。
【００４９】
充電回路ブロック５３は、予め定められた充電終了条件が成立すると、電圧変換を停止し、出力端子を開放状態とする。例えば充電を開始してから５時間を経過すると、充電を終了し、充電電流をゼロに切り替える。
【００５０】
充電時の動作をより詳細に説明する。例えば定格充電電圧４．２Ｖに対して、充電端子４１に６．０Ｖの電圧が印加された場合、充電回路ブロック５３により、充電電圧を定格電圧である４．２Ｖに降圧させることで、定格充電電圧による充電がなされる。
【００５１】
充電回路ブロック５３は、どのような電圧が電池パックの充電端子４１に印加されても、充電電圧を定格充電電圧に昇圧または降圧させ、過充電状態とならないように制御する。例えば充電端子４１に対して接続される直流電源５１が６Ｖ、０．８Ａのものである場合、充電回路ブロック５３が二次電池側の電圧を４．２Ｖ以下に制限する。
【００５２】
ここで、充電回路ブロック５３のエネルギー変換効率を９０％と仮定する。このとき、充電回路ブロック５３は、入力電流（０．８Ａ）を１．０３Ａの出力電流に変換する。入力電圧÷出力電圧×変換効率＝電流変換倍率と定義されるので、この例の電流変換倍率は、６Ｖ÷４．２Ｖ×０．９＝１．２８倍となる。入力電流×電流変換倍率＝出力電流の関係から、０．８Ａ×１．２８＝１．０３Ａとなる。
【００５３】
例えば充電端子４１に対して接続される直流電源５１が３Ｖ、１．８Ａのものである場合は、充電回路ブロック５３が電圧を４．２Ｖに昇圧する。充電回路ブロック５３のエネルギー変換効率を８０％と仮定する。このとき、充電回路ブロック５３は、入力電流（１．８Ａ）を１．０３Ａの出力電流に変換する。入力電圧÷出力電圧×変換効率＝電流変換倍率と定義されるので、この例の電流変換倍率は、３Ｖ÷４．２Ｖ×０．８＝１．５７１倍となる。入力電流×電流変換倍率＝出力電流の関係から、１．８Ａ×１．５７１＝１．０３Ａとなる。
【００５４】
充電回路ブロック５３は、電流を制限する機能も有している。ここで、二次電池５の定格充電電流を１Ａと仮定する。例えば４．２Ｖ、１０Ａの直流電源５１が充電端子４１に対して接続された場合、充電回路ブロック５３は、二次電池側に流れる電流を１Ａに制限する。
【００５５】
図１５は、通常の放電中の第３の実施形態の概略の構成を示す。放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、二次電池電圧（２．３Ｖ〜４．２Ｖ）を３．０Ｖに変換して出力端子４４および４２に出力し、これらの端子に接続された放電回路２２に対応する負荷５２に対して出力電圧が供給される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３が制御信号Ｓによって放電スイッチ３４をオンとし、出力端子４３に接続された負荷５２に二次電池電圧（２．３Ｖ〜４．２Ｖ）を供給する。充電端子４１が０Ｖの場合、充電用のＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、機能を停止している。充電端子４１が３Ｖ以上になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２が機能を開始する。
【００５６】
図１６は、第３の実施形態の過放電保護時の動作を説明するものである。二次電池５の電圧が２．３Ｖより小であると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の出力が遮断され、０Ｖとなる。また、スイッチ制御信号Ｓによってスイッチ３４をオフとし、電池電圧の出力を遮断する。これによって二次電池５が放電し、電池電圧が１．０Ｖ以下となる過放電が防止される。充電端子４１が０Ｖの場合、充電用のＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、機能を停止している。
【００５７】
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、上述した第３の実施形態と同様の機能を有する充電回路ブロック５３を使用し、また、第３の実施形態における放電スイッチ３４を省略し、より構成の簡略化を図ったものである。図１７は、第４の実施形態の充電時の構成を概略的に示す。ＡＣ−ＤＣコンバータ３等に対応する直流電源５１の電圧が電池パックの端子４１および４２に供給される。充電回路ブロック５３は、直流電源５１の６．０Ｖの電圧を４．２Ｖの電圧に変換して二次電池５に供給する。
【００５８】
充電回路ブロック５３は、電圧・電流制御を行い、４．２Ｖ以下で、１Ａ以下で二次電池５を充電する。充電時に放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、４．２Ｖの充電電圧を３Ｖの出力電圧に変換する。出力端子４４には、負荷が接続されていないので、放電動作がなされない。
【００５９】
図１８は、通常の放電中の第４の実施形態の概略の構成を示す。放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ３３は、二次電池電圧（２．３Ｖ〜４．２Ｖ）を３．０Ｖに変換して出力端子４４および４２に出力し、これらの端子に接続された放電回路２２に対応する負荷５２に対して出力電圧が供給される。充電端子４１が０Ｖの場合、充電回路ブロック５３は、機能を停止している。充電端子４１が３Ｖ以上になると、充電回路ブロック５３が機能を開始する。
【００６０】
図１９は、第４の実施形態の過放電保護時の動作を説明するものである。二次電池５の電圧が２．３Ｖより小であると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３の出力が遮断され、０Ｖとなる。これによって二次電池５が放電し、電池電圧が１．０Ｖ以下となる過放電が防止される。充電端子４１が０Ｖの場合、充電用のＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、機能を停止している。
【００６１】
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば電池パックに内蔵する放電用電圧変換器の個数は、１個に限らず、２個以上であっても良い。また、１個の放電用電圧変換器であっても、複数の互いに相違する出力電圧を発生する構成の放電用電圧変換器を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図２】従来の回路構成の一例をより具体的に示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施形態のブロック図である。
【図４】この発明の第１の実施形態のより具体的な構成を示す略線図である。
【図５】この発明が適用された電池パックの構成を示す略線図である。
【図６】この発明が適用された電池パックの構成を示す略線図である。
【図７】この発明の第１の実施形態における充電用ＤＣ−ＤＣコンバータの入出力特性を示す略線図である。
【図８】この発明の第１の実施形態における充電用ＤＣ−ＤＣコンバータの入出力特性を示す略線図である。
【図９】この発明の第１の実施形態における放電用ＤＣ−ＤＣコンバータの入出力特性を示す略線図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態の充電時の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１１】この発明の第２の実施形態の通常の放電時の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１２】この発明の第２の実施形態の過放電防止時の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１３】この発明の第３の実施形態の充電時の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１４】この発明の第３の実施形態における充電回路ブロックの入出力特性を示す略線図である。
【図１５】この発明の第３の実施形態の通常の放電時の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１６】この発明の第３の実施形態の過放電防止時の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１７】この発明の第４の実施形態の充電時の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１８】この発明の第４の実施形態の通常の放電時の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１９】この発明の第４の実施形態の過放電防止時の構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６３】
２    電子機器本体
３    ＡＣ−ＤＣコンバータ
５    二次電池
２２  放電回路
３１  電池パック
３２  充電用ＤＣ−ＤＣコンバータ
３３  放電用ＤＣ−ＤＣコンバータ
３４  放電スイッチ
５１  直流電源
５２  負荷
５３  充電回路ブロック
【図１】
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【図２】
2005135672.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005135672.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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